JPH02198356A - 複合鋼板の超音波による接着評価装置およびその評価方法 - Google Patents
複合鋼板の超音波による接着評価装置およびその評価方法Info
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- JPH02198356A JPH02198356A JP1018470A JP1847089A JPH02198356A JP H02198356 A JPH02198356 A JP H02198356A JP 1018470 A JP1018470 A JP 1018470A JP 1847089 A JP1847089 A JP 1847089A JP H02198356 A JPH02198356 A JP H02198356A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は２枚の薄鋼板を特殊な接着材で接着した複合
鋼板（制振鋼板）の接着剥離を超音波パルス透過法によ
り高精度かつ高能率に検出する技術に関するものである
。
鋼板（制振鋼板）の接着剥離を超音波パルス透過法によ
り高精度かつ高能率に検出する技術に関するものである
。
複合鋼板は振動を抑制する作用があるため、自動車エン
ジンのオイルパン等のように防振や防音を必要とする部
材に、それをプレス成形したものが使用されることが多
い。この場合、プレス成形することによって強く引き伸
された箇所の接着層が剥離することがある。このような
剥離が生じた場合、振動や騒音を抑制する能力が低下す
るため、非破壊的に剥離の有無を評価する必要がある。
ジンのオイルパン等のように防振や防音を必要とする部
材に、それをプレス成形したものが使用されることが多
い。この場合、プレス成形することによって強く引き伸
された箇所の接着層が剥離することがある。このような
剥離が生じた場合、振動や騒音を抑制する能力が低下す
るため、非破壊的に剥離の有無を評価する必要がある。
従来より、複合鋼板の接着剥離を検出する方法としてド
ライコンタクト超音波探触子（振動子の前面に特殊なゴ
ムが装着されており、超音波の送受信の時に水や油等の
接触媒質を必要としない構造の探触子・・・市販品・・
・をいう。）を用いた超音波パルス透過法による手動探
傷法がある。
ライコンタクト超音波探触子（振動子の前面に特殊なゴ
ムが装着されており、超音波の送受信の時に水や油等の
接触媒質を必要としない構造の探触子・・・市販品・・
・をいう。）を用いた超音波パルス透過法による手動探
傷法がある。
しかし、この種の複合鋼板の接着層の厚さは数１０〜数
１００μ■であり、特に、三層構造の被検体では以下に
示すように探傷周波数と鋼板および接着層の音速ならび
に厚さによって超音波パルスの透過率が変化するため、
接着層の厚さや音速に最適な周波数を選定しないと剥離
の有無を正しく評価することはできない。
１００μ■であり、特に、三層構造の被検体では以下に
示すように探傷周波数と鋼板および接着層の音速ならび
に厚さによって超音波パルスの透過率が変化するため、
接着層の厚さや音速に最適な周波数を選定しないと剥離
の有無を正しく評価することはできない。
ここで、鋼の音響インピーダンスＺ１を、ｚ１＝密度（
ρ１）Ｘ音速（Ｖｔ）。
ρ１）Ｘ音速（Ｖｔ）。
接着材の音響インピーダンスｚ２を。
Ｚ２＝密度（ρ２）Ｘ音速（Ｖ２）。
とすると、鋼−接着層−鋼の三層構造の被検材での垂直
入射時の超音波パルスの透過率ＴＱは既知のように次の
第（１）式で表わされる。
入射時の超音波パルスの透過率ＴＱは既知のように次の
第（１）式で表わされる。
ＴＱ＝４／［４ｃｏｓ” ａ＋（Ｚ２ ／Ｚ１ ＋Ｚ１
／Ｚ２ ）” ｓｉｎ” （Ｅｌ・・・・・（１） ただし。
／Ｚ２ ）” ｓｉｎ” （Ｅｌ・・・・・（１） ただし。
α＝２πＩ２／λ２であり。
λ２＝ｖ２／ｆ。
Ｑ：接着層の厚さ ｆ：探傷周波数とする。
この第（１）式の計算結果を、横軸をα、縦軸を透過率
ＴＱとして第４図に示す、この第４図よりα＝πすなわ
ち接着層の厚さＱがλ２／２の整数倍となる毎に透過率
が１．０となり１００％の透過を示すことがわかる。
ＴＱとして第４図に示す、この第４図よりα＝πすなわ
ち接着層の厚さＱがλ２／２の整数倍となる毎に透過率
が１．０となり１００％の透過を示すことがわかる。
一方、接着層が剥離し、ごく薄い空気層となった場合に
ついても同様に計算でき、実用的な探傷周波数の範囲で
は数％以下である。したがって、探傷周波数ｆをｖ２／
２Ｑとすれば、接着層が剥離している時といない時の透
過率の差が最も大きくなるため、それが最適探傷周波数
と思われる。
ついても同様に計算でき、実用的な探傷周波数の範囲で
は数％以下である。したがって、探傷周波数ｆをｖ２／
２Ｑとすれば、接着層が剥離している時といない時の透
過率の差が最も大きくなるため、それが最適探傷周波数
と思われる。
しかしながら、接着層の厚さはかならずしも一定ではな
いため、厚さの変動によって透過パルスの強さが著しく
変動し、剥離の有無が判別しにくイ、サラニ、（ｇ ：
ｔｃ ／ ４ ｔすなわちｆ ＝Ｖ２／４ Ｑの時に
は剥離がない場合にも透過パルスが弱くなり、剥離があ
る場合との差が小さいため、剥離の有無の判別がきわめ
て困難になる。
いため、厚さの変動によって透過パルスの強さが著しく
変動し、剥離の有無が判別しにくイ、サラニ、（ｇ ：
ｔｃ ／ ４ ｔすなわちｆ ＝Ｖ２／４ Ｑの時に
は剥離がない場合にも透過パルスが弱くなり、剥離があ
る場合との差が小さいため、剥離の有無の判別がきわめ
て困難になる。
従来の超音波探傷器は数１００ｋＨｚから数ＭＨｚの広
い周波数帯域を増幅するか、または固定された狭い周波
数帯域のみを増幅する構造であり、被検材の接着評価が
正しく行われることはまれである。
い周波数帯域を増幅するか、または固定された狭い周波
数帯域のみを増幅する構造であり、被検材の接着評価が
正しく行われることはまれである。
これに加えて、プレス成形したオイルパン等の製品は複
雑な形状をしており、手動探傷による結果から剥離の有
無の分布を直観的に把握することは困難である。
雑な形状をしており、手動探傷による結果から剥離の有
無の分布を直観的に把握することは困難である。
本発明は、上記のような接着層の厚さの変動による透過
パルスの強さの変動による誤評価の問題や非能率的な探
傷作業を解決し、高能率かつ高精度な制限鋼板の接着評
価方法及び装置を提供することを目的とする。
パルスの強さの変動による誤評価の問題や非能率的な探
傷作業を解決し、高能率かつ高精度な制限鋼板の接着評
価方法及び装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために１本発明においては、探傷周
波数が可変の超音波探傷器；被検体を間に置いて対向す
る送信用探触子および受信用探触子；該送信用および受
信用探触子の音軸を一致させるとともに被検体に一定圧
力で押付ける治具；該被検体上の音軸の位置を示す位置
データを発生する位置データ発生手段：前記超音波探傷
器からの透過パルスを読み取り、該透過パルスの強さを
前記位置データ発生手段の位置データに対応付けして展
開図データを作成する演算手段；および、該展開図デー
タを出力するための出力手段；を備え、被検体である複
合鋼板の鋼材および接着層の音速及び平均厚さから最適
探傷周波数を選定して評価の信頼性の向上をはかり、か
つ、透過パルスの強さと位置データとの関係から接着剥
離の有無を展開図で自動表示するものとする。
波数が可変の超音波探傷器；被検体を間に置いて対向す
る送信用探触子および受信用探触子；該送信用および受
信用探触子の音軸を一致させるとともに被検体に一定圧
力で押付ける治具；該被検体上の音軸の位置を示す位置
データを発生する位置データ発生手段：前記超音波探傷
器からの透過パルスを読み取り、該透過パルスの強さを
前記位置データ発生手段の位置データに対応付けして展
開図データを作成する演算手段；および、該展開図デー
タを出力するための出力手段；を備え、被検体である複
合鋼板の鋼材および接着層の音速及び平均厚さから最適
探傷周波数を選定して評価の信頼性の向上をはかり、か
つ、透過パルスの強さと位置データとの関係から接着剥
離の有無を展開図で自動表示するものとする。
これによれば、あらかじめ被検材である複合鋼板の鋼材
及び接着層の音速と平均厚さを測定しておき、概略ｆ＝
Ｖ２／１６Ｑとなるように送受信又は受信周波数帯域を
調整しておくことによって最適探傷が行なえる。
及び接着層の音速と平均厚さを測定しておき、概略ｆ＝
Ｖ２／１６Ｑとなるように送受信又は受信周波数帯域を
調整しておくことによって最適探傷が行なえる。
一方、透過パルスの強さを演算手段に直接入力するため
に、探傷器又は演算手段にＡ／Ｄ変換器を備え、透過パ
ルスの強さをデジタル変換して、探触子の近くに設置し
たリモコンスイッチにより。
に、探傷器又は演算手段にＡ／Ｄ変換器を備え、透過パ
ルスの強さをデジタル変換して、探触子の近くに設置し
たリモコンスイッチにより。
例えば、被検体上に１０〜２０＋ｍ間隔で縦横に描いた
線の各交点での探傷データを演算手段に自動入力するこ
とによって、探傷作業がきわめて能率的となる。
線の各交点での探傷データを演算手段に自動入力するこ
とによって、探傷作業がきわめて能率的となる。
以下、実施例により詳細を説明する。
本発明の一実施例を第１図に示す。
例えば、あらかじめ測定した鋼板の音速ｖ１および密度
ρ１．接着材の音速ｖ２および密度ρ２が、それぞれ。
ρ１．接着材の音速ｖ２および密度ρ２が、それぞれ。
Ｖ １ ＝５９００ ［ｍ／ｓｅｅコ 。
ρ１−７．８ ［ｋｇ／■３ ］
Ｖ２ ＝１５６０ Ｃｍ／５ｅａｌ ？ρ２ ＝１．６
［ｋｇ／ｍ’ ］で与えられるとき、鋼板の音響
インピーダンスｚ１および接着材の音響インピーダンス
ｚ２は、それぞれ、 Ｚ １ ＝４．６Ｘ１０’ ［ｋｇ／ｒｒｒ ・ｓｅ
ｅ］Ｚ２ ＝２．６Ｘ１０’ ［ｋｇ／％ ・ｓｅｃ
］で与えられる。これらの各値を、前述の第（１）式に
代入し、αを変数として透過率ＴＱを計算した結果を第
４図に示す。
［ｋｇ／ｍ’ ］で与えられるとき、鋼板の音響
インピーダンスｚ１および接着材の音響インピーダンス
ｚ２は、それぞれ、 Ｚ １ ＝４．６Ｘ１０’ ［ｋｇ／ｒｒｒ ・ｓｅ
ｅ］Ｚ２ ＝２．６Ｘ１０’ ［ｋｇ／％ ・ｓｅｃ
］で与えられる。これらの各値を、前述の第（１）式に
代入し、αを変数として透過率ＴＱを計算した結果を第
４図に示す。
この第４図より、透過パルスの強さが、接着層の厚さの
変動に対して変化が少く、かつ十分な強さとなる最適値
の範囲はα＝π／８付近であることがわかる。これによ
り最適周波数ｆは、ｆ ＝ｖ２／１６Ｑ となり、接着層の平均厚さを５０［μｍ］とすると、ｆ
＝１５６０Ｘ１０３／１６Ｘ５０Ｘ１０−’＃ ２
［ＭＨｚ］ を得る。
変動に対して変化が少く、かつ十分な強さとなる最適値
の範囲はα＝π／８付近であることがわかる。これによ
り最適周波数ｆは、ｆ ＝ｖ２／１６Ｑ となり、接着層の平均厚さを５０［μｍ］とすると、ｆ
＝１５６０Ｘ１０３／１６Ｘ５０Ｘ１０−’＃ ２
［ＭＨｚ］ を得る。
そこで、送・受信周波数が任意に可変できる探傷器１の
探傷周波数を２ ［ＭＨｚ］に設定する。
探傷周波数を２ ［ＭＨｚ］に設定する。
探触子２は送信用であり、探触子２′は受信用であって
、それぞれ、探傷Ｗｔ１の送・受信コネクターに接続さ
れ、同時に２個の探触子の音軸が正しく一致しかつ、被
検体にスプリングで一定の圧力で押しつけられるように
した治具３に取付けられている。
、それぞれ、探傷Ｗｔ１の送・受信コネクターに接続さ
れ、同時に２個の探触子の音軸が正しく一致しかつ、被
検体にスプリングで一定の圧力で押しつけられるように
した治具３に取付けられている。
被検体７には、あらかじめ１０［１ｍ］間隔で縦横に線
を描いておき、その交点上に探触子２，２′を移動する
毎に治具３に取り付けられたリモコンスイッチ４を押す
ことによって探傷器から得られた透過パルスの強さがＡ
／Ｄ変換器８を介してデジタル値としてマイクロコンピ
ュータ９に自動入力される。
を描いておき、その交点上に探触子２，２′を移動する
毎に治具３に取り付けられたリモコンスイッチ４を押す
ことによって探傷器から得られた透過パルスの強さがＡ
／Ｄ変換器８を介してデジタル値としてマイクロコンピ
ュータ９に自動入力される。
被検体７が自動車用のオイルパンの場合であれば１例え
ば、それを、底部、側壁、前壁および後壁毎に長方形で
近似して分割し、第２２に示すような展開図をあらかじ
め想定しておく。この第２図において、ハツチングを施
した部分は交点が存在しない箇所であり、探傷結果を展
開図の形で表示する時にはこの部分が表示されないよう
に、リモコンスイッチ４には別の押しボタンスイッチを
設置しておき探傷データを入力しないようにしておく。
ば、それを、底部、側壁、前壁および後壁毎に長方形で
近似して分割し、第２２に示すような展開図をあらかじ
め想定しておく。この第２図において、ハツチングを施
した部分は交点が存在しない箇所であり、探傷結果を展
開図の形で表示する時にはこの部分が表示されないよう
に、リモコンスイッチ４には別の押しボタンスイッチを
設置しておき探傷データを入力しないようにしておく。
探触子２，２′は、あらかじめ定めた一定の法則に従っ
て各々の交点上を移動し、透過パルスの強さの値はマイ
クロコンピュータ９に、各長方形のブロック毎に配列デ
ータの形で記憶される。全ての長方形のブロックに対応
する探傷データの入力が完了すると、マイクロコンピュ
ータ９は、透過パルスの強さをその強さの範囲に分類し
て色信号に変換する。本実施例においては、接着層が剥
離していないと思われる部分の平均透過パルスの強さを
７５％として、１００〜５０％の範囲の強さを黄色信号
に、５０〜１００％の範囲の強さを緑色信号に、１０〜
０％の範囲の強さを青色信号に、０％以下の透過パルス
がまったくない範囲の強さを赤色信号に変換した。
て各々の交点上を移動し、透過パルスの強さの値はマイ
クロコンピュータ９に、各長方形のブロック毎に配列デ
ータの形で記憶される。全ての長方形のブロックに対応
する探傷データの入力が完了すると、マイクロコンピュ
ータ９は、透過パルスの強さをその強さの範囲に分類し
て色信号に変換する。本実施例においては、接着層が剥
離していないと思われる部分の平均透過パルスの強さを
７５％として、１００〜５０％の範囲の強さを黄色信号
に、５０〜１００％の範囲の強さを緑色信号に、１０〜
０％の範囲の強さを青色信号に、０％以下の透過パルス
がまったくない範囲の強さを赤色信号に変換した。
マイクロコンピュータ９は、最終的にあらかじめ想定し
た展開図中に、この色信号を対応させ、探傷結果をカラ
ーＣＲＴＳ上に表示し、必要に応じてカラープリンター
６に出力する。
た展開図中に、この色信号を対応させ、探傷結果をカラ
ーＣＲＴＳ上に表示し、必要に応じてカラープリンター
６に出力する。
オイルパン探傷結果の一例を第３図に示す。
この第３図における表示と、上記の透過パルスの強さの
範囲との関係は、その左端に示した凡例のとおりである
。つまり、最も濃い密度のハツチングで示した部位が剥
離していると判定した部分であり、切断試験の結果、剥
離を確認した。
範囲との関係は、その左端に示した凡例のとおりである
。つまり、最も濃い密度のハツチングで示した部位が剥
離していると判定した部分であり、切断試験の結果、剥
離を確認した。
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、複
合鋼板の接着層の音速及び平均厚さに最適な探傷周波数
によって精度良く、かつ透過パルスの強さをデジタル化
して自動的に演算手段に入力し、展開図として探傷結果
を表示することによって能率良く複合鋼板の接着の評価
を行うことが可能となる。
合鋼板の接着層の音速及び平均厚さに最適な探傷周波数
によって精度良く、かつ透過パルスの強さをデジタル化
して自動的に演算手段に入力し、展開図として探傷結果
を表示することによって能率良く複合鋼板の接着の評価
を行うことが可能となる。
第１図は本発明を一態様で実施する複合鋼板の超音波に
よる接着評価装置の概略構成を示すブロック図である。 第２図は第１図に示した装置で設定する展開図の一例を
示す説明図である。 第３図は第１図に示した装置による自動車用オイルパン
の接着評価結果の一例を示す説明図である。 第４図は三層複合鋼板中を伝播する超音波のエネルギー
透過率と探傷周波数の波長により規準化した接着層の厚
との関係を示すグラフである。 超音波探傷器（超音波探傷器） 送信用探触子（送信用探触子） 受信用探傷器（受信用探触子） 治具（治具） リモコンスイッチ（位置データ発生手段）ＣＲＴ
６ ニブリンター（出力手段） 被検体（被検体） Ａ／Ｄ変換器 ９：マイクロコンピュータ（演算手段）第１図 出 代 願 理 人 人 新日本製鐵株式會社 一＼・−
よる接着評価装置の概略構成を示すブロック図である。 第２図は第１図に示した装置で設定する展開図の一例を
示す説明図である。 第３図は第１図に示した装置による自動車用オイルパン
の接着評価結果の一例を示す説明図である。 第４図は三層複合鋼板中を伝播する超音波のエネルギー
透過率と探傷周波数の波長により規準化した接着層の厚
との関係を示すグラフである。 超音波探傷器（超音波探傷器） 送信用探触子（送信用探触子） 受信用探傷器（受信用探触子） 治具（治具） リモコンスイッチ（位置データ発生手段）ＣＲＴ
６ ニブリンター（出力手段） 被検体（被検体） Ａ／Ｄ変換器 ９：マイクロコンピュータ（演算手段）第１図 出 代 願 理 人 人 新日本製鐵株式會社 一＼・−
Claims (2)
- （１）探傷周波数が可変の超音波探傷器； 被検体を間に置いて対向する送信用探触子および受信用
探触子； 前記送信用および受信用探触子の音軸を一致させるとと
もに前記被検体に一定圧力で押付ける治具； 前記被検体上の前記音軸の位置を示す位置データを発生
する位置データ発生手段； 前記超音波探傷器からの透過パルスを読み取り、該透過
パルスの強さを前記位置データ発生手段の位置データに
対応付けして展開図データを作成する演算手段；および
、 前記演算手段の展開図データを出力するための出力手段
； を備える、複合鋼板の超音波による接着評価装置。 - （２）被検体である複合鋼板の鋼板及び接着層の音速及
び平均厚さを予め測定し、該測定値から算出した探傷周
波数を用いて、同一の音軸上にあり、かつ、前記被検体
を一定圧力で挟む２個の探触子による、該被検体に対す
る該探触子の位置に対応付けて透過パルスの強さを読み
取る超音波探傷を行い、探傷結果を展開図の形式で表示
する、複合鋼板の超音波による接着評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1018470A JPH02198356A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 複合鋼板の超音波による接着評価装置およびその評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1018470A JPH02198356A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 複合鋼板の超音波による接着評価装置およびその評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198356A true JPH02198356A (ja) | 1990-08-06 |
Family
ID=11972528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1018470A Pending JPH02198356A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 複合鋼板の超音波による接着評価装置およびその評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02198356A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05215728A (ja) * | 1992-02-04 | 1993-08-24 | Choonpa Kogyo Kk | 低温・高温広温度域の固体弾性率および内部摩擦 の測定装置 |
| JP2004233144A (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Daido Steel Co Ltd | 接合部の検査方法および検査装置 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1018470A patent/JPH02198356A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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